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专利名称：用于解调多信道卫星定位系统信号的方法和装置的制作方法
用于解调多信道卫星定位系统信号的方法和装置背景I.领域本文所公开的主题内容涉及电子设备，尤其涉及在能接收卫星定位系统(SPS)信号的电子设备中使用的方法和装置。2.信息现今日益流行的无线技术中有导航系统及类似地配置的设备，尤其是从卫星定位系统(SPS)—其可包括例如全球定位系统(GPS)和/或一个或更多个其他类似的全球导航卫星系统(GNSS)——捕获信号的那些设备。至少部分地基于所捕获到的SPS信号，此类设备可以自己和/或在其他设备的辅助下估计当前位置和/或建立其他位置/导航信息。例如，通常可以相当准确地建立估计伪距信息、估计地理位置、估计海拔高度和/或估计速 度。一些SPS信号可包括多个信道，诸如举例而言数据信道和导频信道。在此，例如，数据信道可提供导航信息以供接收设备用于估计当前位置和/或建立其他位置/导航信息。导频信道通常不携带任何导航信息，而是被提供以用于例如辅助接收设备捕获和跟踪SPS信号。概述根据某些方面，本文提供了可通过各种方法和装置来实现的技术，这些方法和装置可在卫星定位系统(SPS)接收机和/或其他类似的装置或(诸)设备内实现和/或供与之联用以至少部分地基于多信道SPS信号的第二信道部分来解调该多信道SPS信号的第一信道部分。例如，在某些实现中，一种用在电子设备中的方法可包括接收至少一个SPS信号，该至少一个SPS信号包括至少两个信道部分，包括基于使用SPS数据序列调制的第一信号的第一信道部分和基于未使用该SPS数据序列调制的第二信号的第二信道部分；以及至少部分地基于第二信道部分来解调第一信道部分。在某些示例实现中，一种方法还可包括使用第一信道部分建立第一信道同相相关输出信号和第一信道正交相关输出信号；以及使用第二信道部分建立第二信道同相相关输出信号和第二信道正交相关输出信号。在此，例如，第二信道同相和正交相关输出信号可在一段时间上被滤波，例如，其中这一段时间大于与第一信道部分相关联的比特历时。在某些示例实现中，一种方法还可包括使用第二信道信号至少部分地基于建立
第一信道同相和正交输出信号与第二信道同相和正交输出信号的点积-例如，(DI, DQ)
与(PI，PQ)之间的点积——来获得第一信道信号内的码元。在某些示例实现中，SPS信号的发射功率可在第一和第二信道部分之间基本相等地分配。在某些其他示例实现中，SPS信号的发射功率可在第一和第二信道部分之间不相等地分配。在某些示例实现中，第一信道部分可包括数据信道，而第二信道部分包括导频信道。在某些示例实现中，SPS可包括至少一个全球导航卫星系统(GNSS)和/或数据序列可包括SPS导航数据。根据某些其他示例实现，可提供一种装置，其包括SPS接收机，用于接收至少一个SPS定位信号，该至少一个SPS定位信号包括至少两个信道部分，包括基于使用SPS导航数据序列(例如，由SPS卫星发射的导航和/或其他信息)调制的第一信号的第一信道部分和基于未使用该SPS导航数据序列调制的第二信号的第二信道部分；以及解调器，用于至少部分地基于第二信道部分来解调第一信道部分。在某些示例实现中，一种SPS接收机可进一步包括一个或更多个相关器，用于使用第一信道部分建立第一信道同相相关输出信号和第一信道正交相关输出信号以及使用第二信道部分建立第二信道同相相关输出信号和第二信道正交相关输出信号。根据某些其他示例实现，可提供一种包括其上存储有计算机可实现指令的计算机可读介质的制品，这些指令若由专用电子设备中的一个或更多个处理单元实现则起作用地使该电子设备访问至少一个收到SPS定位信号，该至少一个收到SPS定位信号包括至少两个信道部分，包括基于使用SPS数据序列调制的第一信号的第一信道部分和基于未使用该 SPS数据序列调制的第二信号的第二信道部分；以及至少部分地基于第二信道部分来解调第一信道部分。附图
简述参照以下附图来描述非限定性和非穷尽性方面，其中相同参考标号贯穿各附图指代相同部分，除非指明并非如此。图I是解说根据一实现的示例性信令环境的示意框图，该示例性信令环境包括具有至少一个能使用多信道SPS信号的第二信道部分来解调第一信道部分的SPS接收机的电子设备。图2是解说根据一实现的例如像图I中那样的示例性电子设备的某些特征的示意框图。图3是解说根据一实现的例如可在图2的设备的全部或部分中实现的用于使用多信道SPS信号的第二信道部分来解调第一信道部分的示例性过程的流程图。详细描述参照以下附图来描述非限定性和非穷尽性方面，其中相同参考标号贯穿各附图指代相同部分，除非指明并非如此。贯穿本说明书对“ 一个示例”、“ 一示例”、“某些示例”、或“示例性实现”的引用意味着结合特征和/或示例描述的特定特征、结构、或特性可被包括在所要求保护的主题内容的至少一个特征和/或示例中。由此，短语“在一个示例中”、“示例”、“在某些示例中”或“在某些实现中”或其他类似短语贯穿本说明书在各处的出现并非必然全部引述同一特征、示例、和/或限制。此外，这些特定特征、结构或特性可在一个或更多个示例和/或特征中加以组合。在以下详细描述中，将阐述众多具体细节来提供对所要求保护的主题内容的透彻理解。然而，本领域技术人员将理解，所要求保护的主题内容无需这些具体细节也可实践。在其他实例中，未详细描述本领域普通技术人员将知晓的方法和装置，以便不会混淆所要求保护的主题内容。本文描述了一些示例技术，其可在至少一个卫星定位系统(SPS)接收机和/或其他类似的装置或(诸)设备内实现和/或供与之联用以使用多信道SPS信号的第二信道部分来解调第一信道部分。此类技术可代替和/或补充其他解调技术(例如，差分数据解调、相干数据解调、和/或诸如此类)而使用。如本文中所使用的，术语“ SPS信号”和“多信道SPS信号”可互换地使用，并且除非另行指明否则表示相同含义。谨记此点，如本文使用的术语第一信道部分和第二信道部分旨在标识所发射的SPS信号中可包括的两个不同部分(例如，信道)。第一信道部分可至少部分地基于使用SPS数据序列来调制的第一信号。第二信道部分可至少部分地基于未使用该SPS数据序列来调制的第二信号。作为示例而非限定，在某些示例实现中，第一信道部分可包括数据信道且该SPS数据序列可包括SPS导航消息和/或诸如此类，并且第二信道部分可包括导频信道。以下给出一些示例性的非限定性SPS信号，其解说了用于生成和发射此类多信道SPS信号的一些技术。关于某些示例性设备，SPS可以包括发射机系统，这些发射机被定位成使得诸实体 能够至少部分地基于接收自这些发射机的信号来确定自己在地球上或上方的位置。此类发射机可以发射用设定数目个码片的重复伪随机噪声(PN)码来标记的SPS信号并且可位于基于地面的控制站、用户装备和/或空间飞行器上。本文中所称的“空间飞行器”(SV)涉及能够向地球表面上或上方的接收机发射信号的物体。在一个特定示例中，这样的SV可包括对地静止卫星。替换地，SV可包括在轨道中行进并且相对于地球上的驻定位置移动的卫星。然而，这些仅仅是SV的示例，并且所要求保护的主题内容在这些方面并不被限定。在特定示例中，此类发射机可位于诸如环地轨道卫星之类的SV上。例如，诸如全球定位系统(GPS)、Galileo (伽利略)、Glonass (格洛纳斯)、Compass (北斗)和/或诸如之类的GNSS的星座中的卫星可发射用可与该星座中的其他卫星所发射的PN码区分开的PN码标记的信号。为了在接收机处估计位置，可以使设备能至少部分地基于对接收自SV的信号中的PN码的检测使用公知技术来确定至在该接收机的“视野中”的SV的伪距测量。GNSS星座(诸如GPS和GL0NASS)发射用BPSK导航数据来调制的扩频信号。例如，GPS L1C/A波形包括用与导航消息相关联的50bps BPSK信息比特来调制的重复的I毫秒历时的1023个码片的Gold码。期望有数种新的和/或“现代化的” SPS信号变得可用。作为示例而非限定，期望GPS发射L2C、L5和LlC SPS信号，期望Galileo发射LlOS和E5SPS信号，以及还期望Compass和GL0NASS发射其他新的和/或“现代化的” SPS信号。期望这些新的SPS信号中有若干SPS信号在第一信道部分(例如，数据信道)和第二信道部分(例如，导频信道)之间分配所发射的SPS信号的功率。此类导频信道可例如用于(如表现为初始意图)辅助SPS信号捕获和/或SPS信号跟踪。发射信号功率可例如在数据和导频信道之间基本均匀地分配，如同GPS L2C的情形那样。在其他示例中，发射信号能量可按某种其他方式来分配。在此，例如，示例GPS LlC信号可将发射信号功率的大约25%用于数据信道以及将大约75%用于导频信道。数据和导频信道两者可例如继续利用扩频伪随机码，这倾向于最小化或以其他方式减小同时发射的不同SPS信号之间的相关性。在某些示例实现中，数据和导频信道两者可使用相同的扩展码。在其他示例实现中，数据和导频信道可使用不同的扩展码。在某些示例实现中，数据信道可采用对高级前向纠错(FEC)编码和/或其他类似技术的使用，这可改善接收机解码和/或以其他方式恢复导航消息的能力。其他人已认识到，使用导频信道进行信号捕获还可能存在某些附加益处。例如，其他人已认识到，一种益处可能是允许任意长的相干积分过程，例如不必被限定为20. Oms或其他类似的比特历时的任意长的相干积分过程。例如，其他人已认识到，通过利用导频信道，可能无需将捕获/跟踪积分同步至信号比特边缘。更进一步，其他人已认识到，使用导频信道进行信号捕获可允许改善的代码和载波跟踪环路性能。更多参考资料参见例如 Van Dierendonck, A. J. (1995)的 GPS Receivers (GPS 接收机)；B. Parkinson 和J. J. Spilker, Jr 编写的 Global Positioning System:Theory and Applications, VolumeI, Chapter 8. American Institute of Aeronautics and Astronautics, Inc. ,WashingtonD. C.，USA (全球定位系统理论和应用，卷I第8章，美国航空航天协会有限公司，美国华盛顿 D. C.)。根据本描述的一方面，认识到若导频信道可以还和/或替换地用于辅助解调 数据信道则可存在附加益处。然而，在解说此类技术之前，先回顾已知的SPS调制和解调技术的
一些示例。示例GPS差分数据解调传统GNSS系统(诸如GPS和GL0NASS)发射BPSK调制信号。假定基带相关(correlation)处理器被理想地调谐成在与感兴趣的GPS信号相对应的正确时间和频率进行采样，则跟踪相关器(correlator)在GPS PRN码的20个周期上进行解扩和累积(例如，在20ms GPS比特历时上进行相干积分)之后的输出信号可建模为Dlk = (A ■ h, ■ cos (j)k 十 I )(I)Dgk = (A ■ bk ■ sinφ} +nQk)其中和凡4是在时间k的同相和正交相关输出彳目号，A是关于累积的增益，bk是50bps导航流中在时间k的期望比特，Φ,是经下变频信号在时间k的载波相位，以及〃和wGi是同相和正交高斯噪声项。由于GPS数据流被差分地编码，因此可应用经典的差分解调来提取差分比特流。这可以例如通过计算在时间k的当前相干累积与在时间k-Ι的先前累积之间的点积来达成。点积计算移除了信号的相位，其前提条件是假定相位跨两个连贯比特的历时是相对恒定的，如下φ k Φ η E Φ (2)差分解调点积(Dot)由下式给出=/；/i · /Λ , + Dok . dO,...,= (A ■ bk. cos 务 + nIk )·(Α· bk_{ ■ Cos^1 + ) +(A·bk ■ sin(j)k + nQk)·(A■ bk_x ·sin+ Ug^i)=A2 ■ bk ■ b,.^(cos2 ^+ sinL ￠)+ N二A2 Hi+N(3)其中bk · bk_!是期望差分输出信号，以及N包括来自该点积的三个噪声项。
经解码序列{Dotk}随后可被提供给差分解码器，该差分解码器能恢复出SPS导航数据。示例理想相干数据解调作为智力练习，假设信号的相位Φ,是理想地己知的。在这种情形中，不需要使用先前的收到码元就可以解调当前码元。确切而言，可以计算相干检测
权利要求
1.一种用在电子设备中的方法，所述方法包括接收至少一个卫星定位系统(SPS)信号，所述至少一个SPS信号包括至少两个信道部分，包括基于使用SPS数据序列调制的第一信号的第一信道部分和基于未使用所述SPS数据序列调制的第二信号的第二信道部分；以及至少部分地基于所述第二信道部分来解调所述第一信道部分。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，进一步包括使用所述第一信道部分建立第一信道同相相关输出信号和第一信道正交相关输出信号；以及使用所述第二信道部分建立第二信道同相相关输出信号和第二信道正交相关输出信号。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二信道同相和正交相关输出信号在一段时间上被滤波。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述一段时间大于与所述第一信道部分相关联的比特历时。
5.如权利要求I所述的方法，其特征在于，至少部分地基于所述第二信道部分来解调所述第一信道部分包括使用所述第二信道信号至少部分地基于第一信道同相和正交输出信号与第二信道同相和正交输出信号的点积来获得所述第一信道信号内的码元。
6.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述至少一个SPS信号的发射功率在所述第一和第二信道部分之间基本相等地分配。
7.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述至少一个SPS信号的发射功率在所述第一和第二信道部分之间不相等地分配。
8.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述第一信道部分包括数据信道，而所述第二信道部分包括导频信道。
9.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述数据序列包括SPS导航数据。
10.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述SPS包括至少一个全球导航卫星系统(GNSS)0
11.一种设备，包括用于接收至少一个卫星定位系统(SPS)定位信号的装置，所述至少一个SPS定位信号包括至少两个信道部分，包括基于使用SPS数据序列调制的第一信号的第一信道部分和基于未使用所述SPS数据序列调制的第二信号的第二信道部分；以及用于至少部分地基于所述第二信道部分来解调所述第一信道部分的装置。
12.如权利要求11所述的设备，其特征在于，进一步包括用于使用所述第一信道部分建立第一信道同相相关输出信号和第一信道正交相关输出信号的装置；以及用于使用所述第二信道部分建立第二信道同相相关输出信号和第二信道正交相关输出信号的装置。
13.如权利要求12所述的设备，其特征在于，所述第二信道同相和正交相关输出信号在一段时间上被滤波。
14.如权利要求13所述的设备，其特征在于，所述一段时间大于与所述第一信道部分相关联的比特历时。
15.如权利要求11所述的设备，其特征在于，进一步包括用于建立第一信道同相和正交输出信号与第二信道同相和正交输出信号的点积的装置。
16.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述至少一个SPS信号的发射功率在所述第一和第二信道部分之间基本相等地分配。
17.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述至少一个SPS信号的发射功率在所述第一和第二信道部分之间不相等地分配。
18.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述第一信道部分包括数据信道，而所述第二信道部分包括导频信道。
19.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述数据序列包括SPS导航数据。
20.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述SPS包括至少一个全球导航卫星系统(GNSS)0
21.一种装置，包括卫星定位系统(SPS)接收机，用于接收至少一个SPS定位信号，所述至少一个SPS定位信号包括至少两个信道部分，包括基于使用SPS数据序列调制的第一信号的第一信道部分和基于未使用所述SPS数据序列调制的第二信号的第二信道部分；以及解调器，用于至少部分地基于所述第二信道部分来解调所述第一信道部分。
22.如权利要求21所述的装置，其特征在于，所述SPS接收机进一步包括一个或更多个相关器，用于使用所述第一信道部分建立第一信道同相相关输出信号和第一信道正交相关输出信号以及使用所述第二信道部分建立第二信道同相相关输出信号和第二信道正交相关输出信号。
23.如权利要求22所述的装置，其特征在于，所述第二信道同相和正交相关输出信号在一段时间上被滤波。
24.如权利要求23所述的装置，其特征在于，所述一段时间大于与所述第一信道部分相关联的比特历时。
25.如权利要求21所述的装置，其特征在于，所述解调器获得第一信道同相和正交输出信号与第二信道同相和正交输出信号的点积。
26.如权利要求21所述的装置，其特征在于，所述至少一个SPS信号的发射功率在所述第一和第二信道部分之间基本相等地分配。
27.如权利要求21所述的装置，其特征在于，所述至少一个SPS信号的发射功率在所述第一和第二信道部分之间不相等地分配。
28.如权利要求21所述的装置，其特征在于，所述第一信道部分包括数据信道，而所述第二信道部分包括导频信道。
29.如权利要求21所述的装置，其特征在于，所述数据序列包括SPS导航数据。
30.如权利要求21所述的装置，其特征在于，所述SPS接收机包括所述解调器。
31.如权利要求21所述的装置，其特征在于，所述SPS包括至少一个全球导航卫星系统(GNSS)0
32.一种制品，包括其上存储有计算机可实现指令的计算机可读介质，所述计算机可实现指令能由电子设备中的一个或更多个处理单元实现以访问至少一个收到卫星定位系统(SPS)定位信号，所述至少一个收到SPS定位信号包括至少两个信道部分，包括基于使用SPS数据序列调制的第一信号的第一信道部分和基于未使用所述SPS数据序列调制的第二信号的第二信道部分；以及至少部分地基于所述第二信道部分来解调所述第一信道部分。
33.如权利要求32所述的制品，其特征在于，所述计算机可实现指令能由所述一个或更多个处理单元实现以访问与所述第一信道部分相关联的第一信道同相相关输出信号和第一信道正交相关输出信号；以及访问与所述第二信道部分相关联的第二信道同相相关输出信号和第二信道正交相关输出信号。
34.如权利要求33所述的制品，其特征在于，所述第二信道同相和正交相关输出信号已在一段时间上被滤波。
35.如权利要求34所述的制品，其特征在于，所述一段时间大于与所述第一信道部分相关联的比特历时。
36.如权利要求32所述的制品，其特征在于，所述计算机可实现指令能由所述一个或更多个处理单元实现以至少部分地基于所述第二信道部分至少部分地基于第一信道同相和正交输出信号与第二信道同相和正交输出信号的点积来获得所述第一信道部分。
37.如权利要求32所述的制品，其特征在于，所述至少一个SPS信号的发射功率是在所述第一和第二信道部分之间基本相等地分配的。
38.如权利要求32所述的制品，其特征在于，所述至少一个SPS信号的发射功率是在所述第一和第二信道部分之间不相等地分配的。
39.如权利要求32所述的制品，其特征在于，所述第一信道部分包括数据信道，而所述第二信道部分包括导频信道。
40.如权利要求32所述的制品，其特征在于，所述数据序列包括SPS导航数据。
41.如权利要求32所述的制品，其特征在于，所述SPS包括至少一个全球导航卫星系统(GNSS)0
全文摘要
提供了可在卫星定位系统(SPS)接收机和/或其他类似的装置或(诸)设备内实现和/或供与之联用以至少部分地基于多信道SPS信号的第二信道部分来解调该多信道SPS信号的第一信道部分的方法和装置。
文档编号G01S19/37GK102933981SQ201180022368
公开日2013年2月13日 申请日期2011年3月2日 优先权日2010年3月3日
发明者D·N·罗维奇 申请人:高通股份有限公司